電子なわとびさっちゃん

IchigoJamの入門プログラムとしておなじみの「なわとびさっちゃん」。
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その後IchigoJam 1.4の三角関数を使って円形になわを回す「大なわとびさっちゃん」を作ったのですが、いわゆるロジックICを使った電子回路ゲームとして再現してみました。

動画はこちら。

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遊び方

• 電源スイッチをONにして、STARTボタンを押すと、円形に並んだ赤LEDのなわが時計回りに回ります。
• 中央の黄色い2個のLEDがさっちゃんで、最初は地上にいます。回ってくるなわを踏まないように、JUMPボタンを押して空中へジャンプさせてください。うまくなわを跳び越えると、跳んだ回数がバーLEDでカウントされます。バーLEDは0回～9回の表示で、10回跳ぶと0回表示に戻ります。
• さっちゃんがなわを踏んでしまうとゲームオーバーで、なわがストップしてブザーが鳴りっぱなしになります。リプレイするにはSTARTボタンを押してください。

回路図

• NANDゲートが4個入ったIC・74HC00を使い、そのうち2個のゲートでクロック発振回路を組んでいます。発振したクロックを10進カウンタ・4017のCLOCK端子へ入力して、LED×10個のなわを回します。なおLEDは電流制限抵抗入りの品を使って部品点数を減らしています。
• 跳んだ回数のカウントは、もう1個の10進カウンタ・4017が担当しています。なわ回転4017のCARRY OUT（桁上がり）出力を、回数カウント4017のCLOCK端子へ入力して、なわが1周するごとに1カウントずつ進めて、バーLEDで回数を表示します。
• さっちゃんのジャンプ動作は、単安定マルチバイブレータ（ワンショット）IC・74HC123で実現しています。
  通常状態では出力が「1Q＝L、1Q＝H」なので、1QにつながったS0のLED（地上のさっちゃん）が光ります。JUMPボタンを押して入力端子1AへHを入力すると、出力が「1Q＝H、1Q＝L」に切り替わり、S1（空中）のLEDが光ってさっちゃんがジャンプします。切り替わった出力はR3とC4の値で決まる時間だけ保持された後、元の「1Q＝L、1Q＝H」に戻ります（ワンショット動作、R3×C4＝約0.15秒）。
  このICの働きで、JUMPボタン押しっぱなしでさっちゃんが空中へ跳び続けてしまうのを防いでいます。（0.15秒以内に再びボタンを押せばワンショット時間が延長されてジャンプし続けられるのですが、タクトスイッチをそのスピードで連打するのは困難です）
• 74HC00のNANDゲート1個を使って、なわとさっちゃんの当たり判定をしています。なわ回転4017のなわ出力Q9と、地上のさっちゃんS0を光らせる74HC123の出力1QをNANDゲートに入力すると、両方ともH（なわがQ9にある、かつ、さっちゃんが地上にいる）の時だけゲート出力がLになります。

NANDゲートの真理値表
BASICプログラムで書けば「Y=NOT(A AND B)」

このL出力で、クロック発振回路を停止させてなわの動きを止めると共に、74HC123の1CLR入力もLにしてワンショット動作を停止します。（ワンショット動作を止めないと、JUMPボタンを押すとさっちゃんがジャンプしてなわとびを続行できてしまいます）

• 止まったゲームをリプレイするにはSTARTボタンを押して、2つの4017のRESET端子へH信号を送ります。なわがQ0へリセットされて再び回転して、回数カウントのバーLEDも0に戻ります。

これだけのロジックIC回路をオリジナルで作ったのは初めてで、作りながらいろいろ勉強になりました。

基板データ

• Fusion PCB用ガーバーデータ（ZIP）（95×72mm）

＊いわゆる「B基板」のサイズで設計しています。B基板用のケースやパネルが使えます。
＊この基板データは、CC BYライセンスとします。どうぞご利用ください。

(C) 2022 Shiro Saito (https://www.ichigoaman.jp)

材料

だいたい以下の順番ではんだ付けすると作りやすいです。

• カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗）　１／４Ｗ１５ｋΩ　（１００本入） R1,R2,R3
  • この3本の抵抗の値を大きくするとゲームスピードがゆっくりに、小さくすると速くなります。
• カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗）　１／４Ｗ１００ｋΩ　（１００本入） R4,R5
• カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗）　１／４Ｗ２２０Ω　（１００本入） R6
• カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗）　１／４Ｗ４７０Ω　（１００本入） R7
  • ブザーの音量を調整する抵抗です。抵抗値を小さくすると音が大きく、抵抗値を大きくすると音が小さくなります。
• スライドスイッチ　１回路２接点　基板用　横向き
• ４回路２入力ＮＡＮＤ　Ｕ７４ＨＣ００Ｌ－Ｄ１４－Ｔ
  • 互換品のＴＣ７４ＨＣ００ＡＰは、うまく発振しないようなので使わないでください。
• ２回路入単安定マルチバイブレータ　ＴＣ７４ＨＣ１２３ＡＰ
• １０進カウンタ　ＴＣ４０１７ＢＰ ×2個
• 汎用整流用ダイオード　１０００Ｖ１Ａ　１Ｎ４００７（２０本入） D1
• リード型積層セラミックコンデンサー　０．１μＦ５０Ｖ　Ｆ　２．５４ｍｍ　（１０個入） C3
• 積層セラミックコンデンサー　１μＦ５０Ｖ　Ｘ７Ｒ　５ｍｍピッチ　（１０個入） C2
• 絶縁ラジアルリード型積層セラミックコンデンサー　１０μＦ２５Ｖ５ｍｍピッチ　（１０個入） C4
• 電解コンデンサー　１００μＦ１６Ｖ１０５℃　ルビコンＭＨ７ C1
• タクトスイッチ（黄色） JUMP
• タクトスイッチ（白色） START
  • スイッチの色はお好みで。
• １０ポイント黄色バーＬＥＤアレイＯＳＸ１０２０１－Ｙ
• 抵抗入トランジスタ　ＤＴＣ１４３ＥＬ
• 電子ブザー　１２ｍｍ　ＵＧＣＭ１２０５ＸＰ
• 抵抗内蔵３ｍｍＬＥＤ　５Ｖ　赤色　ＯＳＲ５ＪＡ３１３４Ａ－５Ｖ　（１０個入） ×10本
• 抵抗内蔵５ｍｍＬＥＤ　５Ｖ　黄色　５９０ｎｍ　ＯＳＹ５ＬＵ５Ｂ６４Ａ－５Ｖ（１０個入） ×2本
  • LEDの色はお好みで換えて構いません。
• 電池ボックス　単４×３本　リード線
  • リード線をはんだ付けして、電池を入れて動作が確認できたら、電池ケースを両面テープで基板裏へ貼り付けると全体がコンパクトになります。

IchigoJamの大なわとびさっちゃん

こちらの記事にも載っています。
スペースキーでジャンプして、回るなわを跳んでください。
なわを踏んでしまうとゲームオーバーで、跳んだ回数が表示されます。

10 CLV:CLS:Z=20
20 FOR T=-260 TO 90 STEP 10
30 DRAW X,Y,0
40 X=30+COS(T)/12
50 Y=22+SIN(T)/12
60 DRAW X,Y
70 LC 15,Z:?" "
80 IF J Z=Z+V:V=V+1
90 LC 15,Z:?"@"
100 IF V=5 J=0
110 IF !J && INKEY()=32 J=1:V=-4
120 NEXT
130 IF Z!=20 S=S+1:GOTO 20
140 ?S

電子回路だとロジックICを4個組み合わせた複雑な回路になるのですが、IchigoJamだと10数行のプログラムで実現できてしまいます。コンピュータは偉大ですね(^_^)